水性涂料概述


一、水性涂料的定义和分类

1、定义

水性涂料是以水作为分散介质,树脂作为分散相,形成的非均相体系。

2、水性涂料的分类

二、水性涂料的发展

1、水性涂料的发展

(1)据了解,中国涂料总产量达到了755万吨,其中水性涂料占到321万吨,占总产量的43%左右

(2)在2010年中国木器涂料年使用量大约在80多万吨,其中溶剂型涂料占98%,水性木器涂料仅占2%左右

(3)2011年水性涂料已经占到我国涂料市场的50%以上

(4)根据最近几年的涂料的产销会上的情况,水性涂料在中国的推广不是预期的那么好

(5)行业热、市场冷

(6)中国品牌的水性涂料的推广显得尤为困难

2、市场冷的原因

(1)本土品牌质量和应用与国外品牌存在差距

(2)成本高,价格降不下来

(3)与传统溶剂型涂料相比,功能性方面存在一定的差距

(4)国人的环保意识

(5)政策性扶持力度不够

3、水性涂料发展的三大方向

(1)向水性化发展:低VOC、低毒、好的耐久性、耐水性、丰满度

(2)向功能化发展:防火、防霉、防腐蚀

(3)向高性能、高档次发展:耐侯性、耐污染、耐化学品性

三、水性涂料的特点

1、水性涂料的特点

(1)水性涂料是一个多相体系

(2)水溶性树脂由溶液树脂通过引入亲水性基团,经中和,最后分散在水中而制成

(3)一般需要加入亲水性的溶剂——助溶剂

(4)水性涂料的固体含量通常低于溶剂型涂料的固体含量

2、水性涂料的组成

水性涂料的组成为水性树脂、颜填料、助剂、中和剂、水等。

3、水性涂料的优点

(1)以水作溶剂,节省大量资源;消除了施工时火灾危险性;降低了对大气污染;仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂,改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂(占涂料)在10%~15%之间,而现在的阴极电泳涂料已降至1.2%以下,对降低污染节省资源效果显著。 

(2)水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工;对材质表面适应性好,涂层附着力强。涂装工具可用水清洗,大大减少清洗溶剂的消耗。电泳涂膜均匀、平整。展平性好;内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜,有很好的防护性;电泳涂膜有最好的耐腐蚀性,厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。

4、水性涂料存在的问题

(1)水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高,因水的表面张力大,污物易使涂膜产生缩孔;水性涂料对抗强机械作用力的分散稳定性差,输送管道内的流速急剧变化时,分散微粒被压缩成固态微粒,使涂膜产生麻点。

(2)水性涂料对涂装设备腐蚀性大,需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料,设备造价高。

(3)烘烤型水性涂料对施工环境条件(温度、湿度)要求较严格,增加了调温调湿设备的投入,同时也增大了能耗。水的蒸发潜热大,烘烤能量消耗大。

(4)水性涂料存在耐水性差的问题,使涂料和槽液的稳定性差,涂膜的耐水性差。水性涂料的介质一般都在微碱性(PH7.5~pH8.5),树脂中的酯键易水解而使分子链降解,影响涂料和槽液稳定性,及涂膜的性能。

四、水性涂料水溶性机理

1、合成树脂之所以能溶于水,是由于在聚合物的分子链上含有一定数量的强亲水性基团,例如含有羧基、氨基、羟基、醚基、酰胺基等。

2、但是这些极性基团与水混合时多数只能形成乳浊液,它们的酸盐则可部分溶于水中,因而水溶性树脂大多数以中和成盐的形式获得水溶性。

五、水溶性树脂的合成原理

1、水溶性树脂的合成原理

(1)在树脂分子链中引入胺基(或羧基),用酸(或碱)中和形成阳离子型(或阴离子型)树脂,能水溶或增溶分散于水中。

(2)在树脂分子链引入一定数量的强亲水基团,如羧基、羟基、氨基、醚基、酰胺基等,自乳化而分散于水中。

(3)外加乳化剂乳液聚合,或对树脂强制乳化形成水分散乳液。有时几种方式同时并用,以提高水分散性及水分散液的稳定性。

(4)水性涂料虽然以水作分散介质,但为了提高树脂的水溶性,调节水性涂料的粘度及涂膜的流平性,需加入少量醇醚类有机助溶剂。

2、助溶剂(共溶剂)

(1)助溶剂的作用是增加树脂在水中的溶解度,同时用于调节树脂溶液的粘度,提高漆液的稳定性,改善漆膜的流平性和外观。以同一个树脂来比较,助溶剂不同,助溶的效果也不同。

(2)在水溶性的醇类中,碳链长的醇比碳链短的醇助溶效果好;含醚基的醇比不合醚基的醇助溶效果好。因此,丁醇比乙醇好,丁基溶纤剂比丁醇更好。助溶剂的加入量通常为树脂量的30%以下。

(3)常用的助溶剂有乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂和仲丁醇等。

六、水性涂料的应用

1、水性建筑涂料应用

水性建筑涂料

主要品种是水性聚氨酯涂料、水溶性丙烯酸涂料等。

内墙的应用:聚醋酸乙烯类是内墙涂料的主要品种,基本取带了耐水性差的聚乙烯醇为粘结剂的106、107建筑涂料。

外墙的应用:主要以苯丙乳液为主(德国、日本),我国主要以丙烯酸乳液为主。苯丙乳液目前大量用于内墙涂料的制备。

2、在木质墙板上的应用

溶剂型涂料:

溶剂型涂料用于木板墙板时,容易产生气泡而导致涂料失效,主要原因是溶剂型涂料形成的涂膜对水蒸气的渗透很低,当木板吸收的水分被阳光加热蒸发时,就会使涂膜产生气泡。

乳胶涂料:

乳胶涂料没有经过交联,其涂膜对水蒸气具有很好的渗透性能,所以乳胶涂料起泡现象很少。

乳胶涂料的抗皱纹性能比溶剂型涂料好,但乳胶涂料的耐沾污性能比溶剂型涂料差,透气性能和耐沾污性能的要求对乳胶树脂来说是矛盾的。如何改进乳胶树脂的性能,设计更为合理的乳胶涂料配方提高水性涂料的耐沾污性,有待研究!

3、水性工业涂料

主要的品种有汽车涂料船舶涂料、集装箱涂料、家具涂料、火车涂料的等。

(1)水性汽车涂料

水性汽车涂料有水性底漆、水性中涂漆、水性面漆和水性罩光漆。

(2)汽车中途漆

汽车中途漆又称二道浆,起到抗击修整不平的部位的作用,中途漆的主要品种有双组分水溶性丙烯酸体系。

(3)汽车面漆

汽车面漆是含彩色颜料和片状铝颜料的中间涂层以产生色泽与闪光效果。水性面漆主要有水溶性丙烯酸氨基酯和水溶性聚酯两种。

(4)汽车底漆

90%的汽车底漆都是用阴极电泳涂料,第五代的阴极电泳涂料具有泳透力高、涂膜厚、有良好的边缘覆盖性等,形成的涂膜耐盐性显著提高。

(5)汽车罩光漆

具有耐候作用的透明面漆,所采用的树脂水溶性甲醇醚化三聚氰胺甲醛树脂与水性醇酸树脂按比例配置而成的两组份涂料体系。

(6)阴极电泳涂料 

还用在金属家具、家电产品轻工行业;铝门窗、铜饰件等建筑行业;各种人造首饰、饰物等小五金行业等。

4、水性木器涂料

主要以水性聚氨酯为基体,通过丙烯酸、有机硅、有机氟等一种或多种进行改性。

5、水性金属防腐涂料

6、水性塑料涂料

水性塑胶漆是一种特殊用途工艺品专用漆,无毒、无味,可用水稀释,分为哑光、半光、亮光三种,清漆色泽浅,透明度高;色漆颜色鲜艳丰满。产品质量优良、施工简便、固含量高、每平米造价低,漆膜丰满坚韧、色彩丰富、不黄变,具有附着力强及装饰与保护兼优的物理性能。主要应用于ABS、PE、PP、PVC发泡型材等各种硬质塑料表面涂装与保护。

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